Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
CA 02594266 2007-07-16
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ENSEMBLE DIFFUSEUR-REDRESSEUR POUR UNE TURBOMACHINE.
L'invention concerne un ensemble diffuseur-redresseur destiné à
l'alimentation en air d'une chambre annulaire de combustion dans une
turbomachine
telle qu'un turboréacteur ou un turbopropulseur d'avion.
Dans certaines réalisations, le dernier étage du compresseur
d'alimentation dans une turbomachine est un étage centrifuge dont la sortie
est entourée par un diffuseur annulaire radial. Ce diffuseur est raccordé en
sortie à un redresseur annulaire cylindrique qui alimente une chambre
annulaire de combustion.
La fabrication du diffuseur radial et du redresseur cylindrique
pose un certain nombre de problèmes. En effet, dans les solutions qui ont
été déjà proposées, une partie au moins de l'ensemble diffuseur-redresseur
est taillée dans la masse, l'autre partie étant réalisée de fonderie ou par
mécano-soudure et fixée par boulonnage à la première partie ou à un
carter.
La faible épaisseur des aubes et des fiasques et viroles du
diffuseur et du redresseur fait qu'il est très difficile de réaliser ces
pièces
par taillage dans la masse, ce qui a pour conséquence que les taux de
rebut en fabrication peuvent être élevés et que les sociétés ou les
personnes capables de faire ces fabrications sont très peu nombreuses, de
sorte qu'il peut se poser des problèmes d'approvisionnement et que le coût
de ces pièces est éievé.
L'invention a notamment pour but d'apporter une solution
simple, satisfaisante et économique à ce problème.
Elle propose à cet effet un ensemble diffuseur-redresseur
destiné à l'alimentation en air d'une chambre annulaire de combustion dans
une turbomachine, cet ensemble comprenant un diffuseur radial
comportant deux fiasques annulaires reliés par des aubes à inclinaison
sensiblement hélicoïdale, et un redresseur annulaire cylindrique agencé en
sortie du diffuseur et comportant deux viroles cylindriques reliées par des
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aubes sensiblement radiales, caractérisé en ce que les fiasques annulaires
du diffuseur et les viroles cylindriques du redresseur sont formés de tôles
auxquelles les aubes sont fixées par brasure.
Il en résulte des avantages substantiels en termes de
simplicité de fabrication et de coût. L'utilisation de tôles pour les flasques
du diffuseur et les viroles du redresseur permet d'éviter des usinages
complexes et des approvisionnements matière importants, et réduit
également la masse totale, le coût global étant inférieur d'au moins 30% à
celui du même ensemble réalisé au moyen des technologies actuelles.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les tôles du
diffuseur et du redresseur comportent des ajours dans lesquels les
extrémités des aubes sont engagées et brasées.
Avantageusement, les extrémités des aubes sont brasées sur
tout leur pourtour dans les ajours des fiasques du diffuseur.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les ajours
des tôles sont formés par découpe laser.
Les extrémités radialement internes des flasques annulaires
du diffuseur sont reliées à des parois annulaires qui sont équipées de
bribes de fixation et qui se trouvent radialement à l'intérieur des aubes du
diffuseur, de sorte qu'elles ne gênent pas la brasure des extrémités des
aubes dans les ajours formés dans les fiasques.
Les aubes du diffuseur et celles du redresseur peuvent être
réalisées en usinage électrochimique ECM.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques,
détails et avantages de celles-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de
la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins
annexés dans lesquels :
La figure 1 est une demi vue schématique en coupe axiale
d'un ensemble diffuseur-redresseur selon l'invention ;
Les figures 2 et 3 sont des vues schématiques en perspective
de cet ensemble ;
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La figure 4 est une vue schématique en perspective éclatée
de cet ensemble.
L'ensemble diffuseur-redresseur 10 représenté dans les
dessins annexés comprend un diffuseur annulaire radial 12 raccordé en
sortie à un redresseur annulaire cylindrique 14, cet ensemble étant
destiné à être monté en sortie du dernier étage centrifuge 16 d'un
compresseur d'une turbomachine telle qu'un turboréacteur ou
turbopropulseur d'avion, l'entrée 18 du diffuseur 12 étant radialement
alignée avec la sortie de l'étage centrifuge 16, la sortie du redresseur 14
alimentant en air une chambre annulaire de combustion 20, d'une façon
bien connue de l'homme du métier.
Selon l'invention, le redresseur 12 comporte un fiasque
annulaire amont 22 et un flasque annulaire aval 24, qui sont parallèles et
s'étendent annulairement autour de l'axe de rotation du compresseur et
qui sont reliés entre eux par des aubes 26 à orientation sensiblement
hélicoïdale autour de l'axe de rotation du compresseur.
Le redresseur 14 comporte deux viroles cylindriques
respectivement externe 28 et interne 30, qui sont coaxiales et disposées
l'une à l'intérieur de l'autre, et qui sont reliées par des aubes 32
sensiblement radiales.
Les flasques annulaires 22 et 24 du diffuseur et les viroles
cylindriques 28 et 30 du redresseur sont formés de tôles auxquelles les
extrémités des aubes 26 et 32, respectivement, sont fixées par brasure.
A cet effet, les flasques annulaires 22 et 24 du diffuseur
comportent des ajours 34 à la forme des extrémités amont des aubes 26,
ces ajours étant formés par découpe laser. De même, les viroles
cylindriques 28 et 30 du redresseur comportent des ajours 36 formés par
découpes laser et qui sont à la forme des bords radialement externes et
radialement internes des aubes 32.
Cela permet d'engager les extrémités des aubes 26, 32 dans
les ajours 34, 36, pour les assembler par brasure sur tout leur pourtour,
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les bords des aubes pouvant se trouver légèrement en saillie sur les
faces extérieures des fiasques annulaires 22, 24 ou des viroles 28, 30,
respectivement, ou venant juste affleurer les faces extérieures des
flasques annulaires 22, 24 ou des viroles 28, 30.
Comme représenté en figure 1, le fiasque annulaire amont 22
du diffuseur peut être raccordé à la virole cylindrique extérieure 28 du
redresseur par une pièce de liaison annulaire 40, et le flasque annulaire
aval 24 du diffuseur peut être raccordé à la virole cylindrique interne du
redresseur par une pièce de liaison annulaire 42, ces pièces de liaison 40
et 42 étant en tôle et fixées aux extrémités des flasques annulaires et des
viroles par soudure TIG (Tungsten Inert Gas).
Les extrémités radialement internes des flasques annulaires
22 et 24 sont raccordées à des parois annulaires amont 44 et aval 46,
respectivement, également par soudure TIG. Les parois annulaires 44 et
46 sont équipées à leur extrémité libre d'une bride de fixation 48, 50, fixée
par soudure TIG.
De façon à ce que les aubes 26 du diffuseur puissent bien
être fixées sur tout le long de leur pourtour aux fiasques annulaires 22 et
24, les parois annulaires 44 et 46 sont raccordées aux flasques
annulaires 22, 24, respectivement, radialement à l'intérieur des bords
inférieurs des aubes 26 et non à l'extérieur de ces bords inférieurs
comme cela est en général le cas dans la technique antérieure.
La brasure des aubes sur tout le long de leur pourtour garantit
une meilleure tenue mécanique et permet un contrôle adéquat des
brasures.
L'utilisation de tôles pour former les fiasques annulaires du
diffuseur et les viroles du redresseur, permet un gain de masse
relativement important, simplifie beaucoup la fabrication de l'ensemble
diffuseur-redresseur 10 et abaisse son coût d'au moins 30%. Par ailleurs,
on évite ainsi toutes les difficultés d'approvisionnement et de recherche
de fournisseurs que l'on rencontrait dans la technique antérieure.
